氣體超聲波流量計在貿易計量中的應用

王勤梅　金河　邱國勝

摘 要：普光天然氣凈化廠產品氣外輸計量采用高級超聲波流量計計量，是中原油田在天然氣外銷貿易計量中首次使用超聲波流量計。氣體超聲流量計沒有如節流裝置幾何形狀及尺寸變化影響儀表特性的問題，其聲道長度，聲道角及管道橫截面面積是恒定的參數；也沒有引壓管線之類易引起故障的部件，能夠根據現場條件確定儀表系數并為此長期穩定。天然氣流量計量系統，精度高、無壓損、能耗低、結實耐用、維護少。普光凈化廠使用氣體超聲波流量計作為產品氣貿易計量流量計大大降低了計量裝置故障的發生概率，延長了計量設備的壽命，避免了一些不必要的計量糾紛，提升了企業的聲譽，樹立了良好的形象。

關鍵詞：天然氣；貿易計量；超聲波流量計；計量系統；準確度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.228

0 前言

天然氣作為一種優質能源和化工原料其計量越來越被人們重視。由于天然氣的可膨脹性、可壓縮性等特性，造成天然氣要比液體計量困難得多。氣體超聲流量計沒有如節流裝置幾何形狀及尺寸變化影響儀表特性的問題，其聲道長度，聲道角及管道橫截面面積是恒定的參數；也沒有引壓管線之類易引起故障的部件，能夠根據現場條件確定儀表系數并為此長期穩定。天然氣流量計量系統，具有高精度、無壓損、低能耗、結實耐用、維護少的特點。

1 超聲波流量計的結構及原理

1.1 流量計結構

DANIEL3400系列氣體超聲流量計結構主要分三部分：流量計本體、超聲換能器、Mark II 電子數據處理單元。

1.2 四聲道超聲波流量計工作原理（如圖1）

2 超聲波流量計的特點及在計量系統中的應用

普光凈化廠產品氣貿易計量精心選擇了各種設備組成計量系統，整體計量精度優于0.70%。計量系統中包括Daniel高級超聲波流量計、 Daniel S600流量計算機、在線色譜分析儀。

2.1 daniel 超聲波流量計

Daniel 超聲波流量計是時間直通式超聲波流量計，聲波由一個探頭發射另一個探頭接受，不經管壁反射，聲波由上游向下游傳輸的時間（由于聲波被氣流推動）小于聲波由下游向上游傳輸的時間（聲波被氣流方向阻攔），這兩個時間之差與氣流的速度存在某種對應關系。從上下游測得的傳輸時間可以計算出氣流的平均速度和聲波的速度。

2.2 daniel s600 流量計算機

Daniel s600流量計算機適合于石油天然氣貿易交接計量和標定的各種應用。可作為多流路計量的一個部分或獨立運行。單臺流量計算機可以計量多路油氣，最多可達到 6 路計量。帶有鍵盤和LCD顯示，方便數據記錄和顯示。有多方向快捷件，可以方便搜尋顯示條目。帶有4級密碼管理，可以分級管理操作人員和信息內容。它可計算瞬間流量和總流量并通過打印口打印報告，打印口可組態。S600系列流量計算機不間斷進行診斷自檢。一旦發現問題，會觸發報警提醒操作員采取措施所有報警信息都會被記錄或打印。CPU板帶有兩個 RS232口和三個 RS422口連接其它設備。通訊口可以用于與上位機系統， SCADA或其它設備通訊。另外帶有一個10BaseT（Twisted Pair）以太網界面用于網絡連接。S系列流量計算機的組態可以使用標準格式，也可以按照客戶要求使用組態軟件定制。

2.3 色譜分析儀

色譜分析儀系統由樣品預處理系統、色譜分析儀組成。樣品由采樣點取出，經樣品管線傳輸至樣品預處理進行樣品處理，經過樣品過濾器進入色譜分析儀進行樣品分析，分析的結果以Modbus通信送入DCS系統和天然氣計量系統。

3 效益及結論

普光凈化廠使用氣體超聲波流量計作為產品氣貿易計量流量計大大降低了計量裝置故障的發生概率，延長了計量設備的壽命，避免了一些不必要的計量糾紛，提升了企業的聲譽，樹立了良好的形象。

參照有關計量技術部門的數據，因計量準確度偏離造成的經濟損失：以年輸氣1億立方米為例：溫度偏差1攝氏度---計量0.34%偏差；壓力偏差1kPa---計量0.1%偏差；由色譜儀造成的組分計量偏差—0.1%。總誤差造成的損失約30～50萬立方米氣。由此可見，有效地提高計量準確度，確保計量偏差控制在最低水平，對于我們年外輸氣120億立方米的企業來說，每年直接或間接的經濟效益影響大約3000萬元。

氣體超聲波流量計有非常多的優點，同時也存在著一些局限性。如：對氣體流態和管道噪聲有要求。在大流量貿易計量中，如何最大的發揮氣體超聲波流量計的效能，解決和避免影響其測量準確度的因素。為我們在日常使用中帶來了新的研究課題，是我們的研究方向。

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